第2单元固体液体气体

1.某同学在夏天游玩时，看到有一些小昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不会沉入水中，尤其是湖水中鱼儿戏水时吐出小气泡的情景，觉得很美，于是画了一幅鱼儿戏水的图画如右图．但旁边的同学考虑到上层水温较高和压强较小的情况，认为他的画有不符合物理规律之处，请根据你所掌握的物理知识指出正确的画法(用简单的文字表述，不要画图)，并指出这样画的物理依据．(1)正确的画法应为：________________________________________________________________________.(2)物理学依据：________________________________________________________________________.(3)试分析小昆虫在水面上不会沉入水中的原因________________________________________________________________________．【解析】(1)正确画法应为：上面的气泡体积比下面的气泡体积要大．(2)物理学依据：由理想气体状态方程得V2＝p1T2p2T1V1.因为p1＞p2，T2＞T1，所以V2＞V1.(3)由于水面的表面张力作用，当昆虫在水面上时，液体的表面向下凹，像张紧的橡皮膜，小昆虫受到向上的弹力与重力平衡，所以昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不会沉入水中．【答案】见解析2．(2010年上海模拟)(1)研成粉末后的晶体已无法从外形特征和物理性质各向异性上加以判断时，可以通过________方法来判断它是否为晶体．(2)在严寒的冬天，房间玻璃上往往会结一层雾，雾珠是在窗玻璃的________表面．(填“外”或“内”)．(3)密闭容器里液体上方的蒸汽达到饱和后，还有没有液体分子从液面飞出？为什么这时看起来不再蒸发？【解析】(1)加热时，晶体有固定熔点，而非晶体没有固定的熔点，因而可以用加热时有无固定熔点的实验来判断．(2)靠近窗的温度降低时，饱和气压也变小，这时会有部分水蒸气液化变成水附在玻璃上，故在内侧出现雾珠．(3)还有液体分子从液面飞出，但同时也有气体分子被碰撞飞回到液体中去，当液体上的汽达到饱和时，单位时间内逸出液体表面的分子数与回到液体表面的分子数相等而呈动态平衡即饱和汽．液体不再减少，从宏观上看好像不再蒸发了．【答案】(1)用加热时有无固定熔点的实验(2)内(3)见解析3．白天的气温是30℃，空气的相对湿度是60%，天气预报夜里的气温要降到20℃；那么夜里空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？为什么？(30℃时，空气的饱和汽压为4.24×103Pa；20℃时，饱和汽压为2.3×103Pa)【解析】由B＝p1ps得，p1＝Bps＝60%×4.24×103Pa≈2.54×103Pa＞2.3×103Pa，即大于20℃时的饱和汽压，故夜里会出现饱和汽，即有露珠形成．【答案】见解析4．(2009年高考海南单科)下列说法正确的是()A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体E．一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小F．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加【答案】ADEF5．(2010年广州模拟)如右图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为15L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为1.5L．打气筒活塞每次可以打进1atm、250cm3的空气．(1)若要使气体压强增大到6atm，应打气多少次？(2)如果压强达到6atm时停止打气后，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有多少升？【解析】(1)设应打n次，则有p1＝1atm，V1＝250cm3×n＋1.5L＝0.25nL＋1.5Lp2＝6atmV2＝1.5L根据玻意耳定律得：p1V1＝p2V2，代入数据解得n＝30.(2)p2＝6atm，V2＝1.5L，p3＝1atm根据p2V2＝p3V3得V3＝p2V2p3＝61×1.5L＝9L剩下的药液V＝15L－9L＝6L.【答案】(1)30次(2)6L6．(2009年高考江苏单科)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________．(填写选项前的字母)A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中的气泡______(填“吸收”或“放出”)的热量是______J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.(3)已知气泡内气体的密度为1.29kg/m3，平均摩尔质量为0.29kg/mol.阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10m．若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留一位有效数字)【解析】(1)气泡的上升过程气泡内的压强减小，温度不变，由玻意尔定律知，上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间引力减小，温度不变所以气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大．D项正确．(2)理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，物体对外做功0.6J，则一定同时从外界吸收热量0.6J，才能保证内能不变．而温度上升的过程，内能增加了0.2J.(3)设气体体积为V0，液体体积为V1，气体分子数n＝ρV0mNAV1＝nπd36(或V1＝nd3)则V1V0＝ρ6mπd3NA或V1V0＝ρmd3NA解得V1V0＝1×10－4(9×10－5～2×10－4都算对)【答案】(1)D(2)吸收0.60.2(3)1×10－4(9×10－5～2×10－4都算对)7．如图甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值．(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．【解析】从A到B是等压变化，从B到C是等容变化．(1)从图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以A→B是一个等压变化，即pA＝pB根据盖—吕萨克定律可得VATA＝VBTB所以TA＝VAVB·TB＝0.40.6×300K＝200K.(2)由图甲可知，由B→C是等容变化，根据查理定律得pBTB＝pCTC所以pC＝TCTB·pB＝400300pB＝43pB＝43×1.5×105Pa＝2.0×105Pa则可画出由状态A→B→C的p－T图象如图所示．【答案】(1)200K(2)见解析8．(2009年高考山东理综)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A―→B过程为等压变化，B―→C过程为等容变化．已知VA＝0.3m3，TA＝TB＝300K，TB＝400K.(1)求气体在状态B时的体积．(2)说明B―→C过程压强变化的微观原因．(3)设A―→B过程气体吸收热量为Q1，B―→C过程放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因．【解析】(1)设气体在状态B时的体积为VB，由盖·吕萨克定律得VATA＝VBTB代入数据得VB＝0.4m3.(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．(3)因为TA＝TB，故A―→B增加的内能与B→C减小的内能相同，而A→B过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2【答案】(1)0.4m3(2)见解析(3)Q1大于Q2原因见解析